专题16 力学实验（6年汇编）（河北专用）2021-2026年高考物理真题分类汇编

**基本信息** 汇集2021-2025河北高考真题及2026模拟题共25道力学实验题，以智能传感器、3D打印等科技情境为载体，强化实验原理重构与数据处理能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |实验题|25道|机械能守恒（如倾斜气垫导轨验证）、单摆测重力加速度（力传感器应用）、力的合成与分解（橡皮筋验证）等|2025真题结合热敏电阻考查电路保护，跳出传统打点计时器；2026模拟题用压力传感器设计平抛与半圆槽实验，强化迁移创新|

专题16 力学实验 6年真题1年模拟 考点分类 河北考情（2021-2026） 命题规律 考点1 力学实验 2025河北卷 2024河北卷 2023河北卷 2022河北卷 2021河北卷 . 真实情境深度渗透‌：以智能传感器测加速度、3D打印定制实验器材、体育赛事运动参数采集等生活化/科技化场景为载体，跳出传统打点计时器的固化考法，要求学生自主搭建实验方案。 . ‌迁移创新属性突出‌：不再机械考查课本原生实验步骤，重点考查“验证牛顿运动定律”“探究动能定理”等经典实验的变式拓展，强化数据处理、误差分析的综合能力。 ‌能力导向持续强化‌：弱化机械读数的基础考查，重点考查实验原理重构、图像法数据处理、实验方案优化的能力，规避死记硬背实验结论的刷题套路。 考点01 力学实验 1．（2025·河北·高考真题）(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。 ①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻两端测量其阻值，这时开关S应________（填“断开”或“闭合”）。 ②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻与温度t的关系分别对应图2中曲线。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻________（填“”或“”）具有相同温度特性。 (2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3所示，当地重力加速度为g。 ①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。 甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。 乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。 丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。 你认为________（填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。 ②如图3，光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮住，计时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度，光电门宽度。某次测量时，记录通过光电门A的遮光时间为，则滑块经过光电门A的速度大小为________。 2．（2023·河北·高考真题）某实验小组利用图装置测量重力加速度。摆线上端固定在点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。 （1）关于本实验，下列说法正确的是_______________。（多选） A．小钢球摆动平面应与光电门形平面垂直    B．应在小钢球自然下垂时测量摆线长度 C．小钢球可以换成较轻的橡胶球               D．应无初速度、小摆角释放小钢球 （2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量小钢球直径。螺旋测微器示数如图，小钢球直径_______________，记摆长。    （3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应的小钢球摆动周期，并作出图像，如图。 根据图线斜率可计算重力加速度_______________（保留3位有效数字，取9.87）。 （4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 3．（2022·河北·高考真题）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。 （1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。 （2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。 4．（2021·河北·高考真题）某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为，实验操作步骤如下： ①安装器材，调整两个光电门距离为，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示； ②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度； ③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤； ④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量及系统总机械能的减少量，结果如下表所示： 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.582 0.490 0.392 0.294 0.195 0.393 0.490 0.686 0.785 回答下列问题： （1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为______J（保留三位有效数字）； （2）步骤④中的数据所缺数据为______； （3）若M为横轴，为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出图像______； 若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为______（保留两位有效数字） 5．（2026·河北邢台·模拟预测）用压力传感器可以验证机械能守恒定律，现有如下两种方案。 (1)验证在弹力做功的情况下，弹性势能与动能的转化。实验装置如图甲所示，光滑水平桌面的左端固定一压力传感器，传感器与劲度系数未知的轻弹簧左端相连。弹簧右端与一小球接触（小球与弹簧不连接），弹簧处于原长时小球恰好位于桌面右端。已知弹簧的弹性势能，其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量，重力加速度大小为g。按以下步骤进行实验： ①用天平测出小球的质量m； ②用刻度尺测出桌面离地面的高度h； ③用小球压缩弹簧并锁定，记录下压力传感器的示数和弹簧的压缩量； ④解除锁定，弹簧推动小球沿桌面运动，小球从桌面右端水平射出，之后做平抛运动，测出小球在水平地面上的落点到桌面右端的水平距离。 根据上述情况，可知小球锁定时弹簧储存的弹性势能________；解除锁定后，在误差允许的范围内，若小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则应满足________；（均用题中所给字母表示） (2)验证在重力做功的情况下，重力势能与动能的转化。实验装置如图乙所示，将光滑的半圆槽固定在水平面上，半圆槽底部固定一压力传感器，已知重力加速度大小为g。按以下步骤进行实验： ①用天平测出小球的质量m； ②用刻度尺测出半圆槽的直径d； ③让小球从半圆槽的最高点由静止下滑，记下小球到达半圆槽底部时压力传感器的示数F。 根据上述情况，可知小球到达底部时的动能________；在误差允许的范围内，若小球的机械能守恒，则应满足________。（均用题中所给字母表示） 6．（2026·河北衡水·模拟预测）小明与小华两位同学在学习了“力的合成与分解”后，用橡皮筋验证力的平行四边形定则。 (1)实验步骤如下：①测量橡皮筋原长如图1所示，读数为___________cm； ②将3根相同规格橡皮筋一端重合并用细线系在一起； ③在垫有白纸的木板上钉三根钉子、、，将三根橡皮筋另一端分别套在钉子上形成图2状态； ④在白纸上记录橡皮筋结点位置，然后移去橡皮筋。 (2)用刻度尺量得，，。假设橡皮筋拉力大小与其伸长量满足胡克定律，则可用橡皮筋伸长量代表其拉力大小。图3上已画出了橡皮筋拉力，请继续画出、橡皮筋拉力、，并画出它们的合力。（图中已标注参考刻度） (3)通过比较与，在误差范围内两者满足___________，则可验证力的平行四边形定则。 (4)关于本实验注意事项，下列说法正确的一项是___________。 A．拉伸橡皮筋应与木板平行 B．、橡皮筋必须相互垂直以便计算合力 C．用橡皮筋的长度表示其力的大小不影响实验结果 (5)小明查阅资料得知橡皮筋整个拉伸过程并不完全符合胡克定律，通过绘制实验所用橡皮筋的拉力曲线，发现橡皮筋伸长量在之前和之后可以看作斜率不同的直线，如图4所示。若实验中三根橡皮筋的伸长量均超过，小明认为应采用代表相应力的大小在图3中作图，小华认为应采用代表相应力的大小。你支持谁的观点？___________（“小明”涂A，“小华”涂B）。 7．（2026·河北保定·三模）某同学用图甲装置验证机械能守恒定律。气垫导轨倾斜固定，导轨上装有光电门，滑块上固定宽度为的遮光条。实验时，将滑块从导轨上由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间。测得滑块释放点与光电门所在平面间的高度差为，当地重力加速度大小为。请回答下列问题： (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙所示，则________。 (2)滑块通过光电门时的速度大小________（用题给物理量的符号表示）。 (3)若表达式________（用题给物理量的符号表示）在误差允许范围内成立，则滑块下滑过程机械能守恒。 (4)该同学采用图像法处理实验数据，以为横轴、以________[选填“”“”或“”]为纵轴，作出的图线如图丙中实线所示。 (5)根据理论作出的图线如图丙虚线所示，造成两条图线位置如图中所示的原因可能是：________（写出1条即可）。 8．（2026·河北衡水·模拟预测）某学校物理兴趣小组用如图甲所示实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。 如图甲所示安装好实验装置后，将小球拉离平衡位置一个小角度（小于5°），由静止释放小球，稳定后力传感器测得摆线拉力与时间的关系如图乙所示，图中横坐标为已知量。已知摆球的质量为，直径为，当地重力加速度为，不计空气阻力。则单摆的周期为____________，单摆的摆线长为____________。（答案均用本题所给字母表示） 9．（2026·河北衡水·模拟预测）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图丙所示。小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细绳一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与悬挂在竖直面内的拉力传感器相连。 (1)在安装器材时，要调整定滑轮的高度，使连接小车的细绳与木板平行。这样做的目的是 。 A．防止打点计时器在纸带上打出的点痕不清晰 B．在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力 C．防止小车在木板上运动过程中发生抖动 D．为保证小车最终能够实现匀速直线运动 (2)某同学根据实验数据作出了小车加速度与力传感器示数的关系图像如图丁所示，图线不过原点的原因是____________。 10．（2026·河北保定·模拟预测）某实验小组利用打点计时器甲或乙研究匀变速直线运动。 (1)图中打点计时器乙的工作电压为________（填“交流”或“直流”）________V。 (2)如图丙所示为某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上相邻两个计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的频率为，其中，，，，，，则打点计时器打下点时小车的速度大小为________，小车的加速度大小为________。（要求充分利用测量的数据，结果均保留两位有效数字） (3)若所用交流电的频率为，而计算中频率为，则（2）中速度的测量值________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。 11．（2026·河北·模拟预测）学习了用单摆测量重力加速度后，课外小组的同学们将一根长为L、质量分布均匀的刻度尺一端固定在光滑水平轴上，使其做小角度（小于5°）摆动，以测量当地重力加速度，如图所示。 (1)实验中，为了使测量的周期尽可能准确，应在刻度尺下端经过________（选填“最低点”或“最高点”）时开始计时，并把该次记为0。 (2)刻度尺摆动过程中下端第N（N足够大）次经过（1）中所选的点时停止计时，共用时为t，则由此计算出其周期为________（用所给物理量的符号表示）。 (3)摆长取刻度尺重心到转轴的距离，用单摆周期公式计算出重力加速度。结果发现该计算值与当地真实的重力加速度相差很大，在请教老师后得知，该刻度尺不是单摆，而是物理摆，它的摆动周期公式应为（L为刻度尺的长度，g为重力加速度）。根据题中已知条件和该物理摆的周期公式可得，当地的重力加速度的表达式为g=________（用所给物理量的符号表示）。若在刻度尺下端第N次经过（1）中所选的点时没有同时停止计时，导致计时时间相对变长，则由此计算出的重力加速度________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实的重力加速度。 12．（2026·河北保定·三模）某同学设计如图甲所示的装置探究力与加速度的关系。将一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，木板上放一小车，将木板的左端适当抬高。在动滑轮下系一矿泉水瓶，通过改变瓶内水的质量可以改变细线对小车的拉力，同时一端固定的竖直轻弹簧的伸长量也相应变化。用打点计时器与纸带测出小车运动的加速度a，用刻度尺测出弹簧的长度l。 (1)关于此实验，以下说法正确的是 。 A．拉小车的细线应与木板平行 B．补偿阻力时细线应系在小车上 C．补偿阻力时小车上要挂上纸带，打点计时器应工作 D．本实验需满足矿泉水瓶（含瓶内水）的总质量远小于小车的质量 (2)某次实验打出的一条纸带如图乙所示，测出纸带上点迹清晰的相邻六个点间第1、3两点间的距离为x1，4、6两点间的距离为x2。已知打点周期为T，则小车运动的加速度a=______（用x1、x2、T表示）。 (3)不考虑滑轮与细线间的摩擦，已知小车的质量为M，实验中通过改变瓶内水的质量，测出小车运动的加速度a与相应弹簧长度l，结合测量数据拟合出a-l图像如图丙所示，测出直线的斜率为k，纵截距为-b，则弹簧的劲度系数______，弹簧原长______。 13．（2026·河北衡水·模拟预测）某同学用如图甲所示的实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。细线的一端固定在一力传感器触点上，力传感器与电脑屏幕相连，能直观显示细线的拉力大小随时间的变化情况，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数及时间。 (1)用游标卡尺测量摆球直径d，结果如图乙所示，则摆球直径______cm； (2)除了测量摆球直径d外，该同学又测得细线长度l，将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，计算机屏幕上得到如图丙所示的图像，已知图像中两相邻峰值之间的时间间隔为t。利用以上数据可得重力加速度表达式______（用t、d、l表示）； (3)若在另一次实验时该同学未测量摆球直径d，在测得多组细线长度l和对应的周期T后，画出图像。在图线上选取M、N两个点，找到两点相应的横、纵坐标。如图丁所示，利用该两点的坐标可得重力加速度表达式______（用t、d、l表示）；若测得图线在纵轴截距的坐标为（），则摆球直径______。 14．（2026·河北保定·二模）某同学家中有一个内部含弹簧的套筒（弹簧与套筒壁不接触），现准备利用该弹簧分析玩具1、2、3的质量关系，实验装置如图（a）所示，刻度尺的0刻度线与弹簧的上端齐平，套筒竖直悬挂，弹簧下端的指针卡在套筒下端，主要操作步骤如下： ①先将1挂在挂钩上，弹簧长度无变化； ②取下1再将2挂在挂钩上，弹簧下端的指针如图（b）所示； ③按顺序将1和3依次挂在挂钩上，对应弹簧长度记录在表格中。（弹簧均没有超过弹性限度） 玩具序号 2 2、1 2、1、3 弹簧长度/cm 15.00 25.00 (1)只挂玩具2时，弹簧的长度为____________cm。 (2)根据表格中数据可知________________（选填“1和2”“2和3”或“1和3”）玩具的质量之比为________。 (3)根据操作步骤可知套筒内的弹簧长度__________弹簧的原长；若认为套筒内弹簧的长度为原长，则（2）中玩具质量之比__________真实值。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 15．（2026·河北保定·三模）某同学利用钉板（图甲所示）进行验证力的平行四边形定则实验。 (1)将钉板竖直固定，在钉板上选两个位置插上钉子，将绳1、2、3的一端系在一起，绳的另一端均连接矿泉水瓶，绳2、3跨过钉子，水瓶与钉板恰不接触。在选插钉子的位置时，两位置______（选填“必须”或“不必须”）等高。 (2)通过增减水瓶中水的质量，直到整体达到平衡状态，然后将3个水瓶取下，分别测量3个瓶子（含水）的质量，某次实验记录如图乙所示，已知绳3上所系水瓶的总质量为25g，请根据所给标度补全图乙中“力”的图示并画出合“力”。 (3)该同学实验过程中发现，当加水到系统第一次稳定时，再向绳1所连瓶中稍加一些水，系统仍能保持平衡，造成这一现象的原因可能是：____________________________________。 (4)若将图乙中左侧钉子向下移动，要使整体仍保持平衡且结点位置不变，需要_______（选填“增大”或“减小”）右侧瓶中水的质量。 16．（2026·河北雄安·一模）如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)为了使钩码的总重力可近似作为细线对小车的拉力，对应的操作是______。 A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．补偿小车受到的阻力 C．钩码的总质量应远小于小车的质量 (2)图乙是某同学在实验中得到的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出，实验中交变电源的频率是50Hz，小车的加速度大小为______。（结果保留三位有效数字） (3)若某次实验中，没有使钩码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量，其他实验操作均正确。以小车和车上砝码的总质量为横坐标，以小车加速度的倒数为纵坐标，A、B两组同学得到的图像如图丙所示（为已知量）。若该实验验证了牛顿第二定律，则当地的重力加速度大小为______（用表示）；B组所用钩码的总质量比A组的更______（填“大”或“小”）。 17．（2026·河北秦皇岛·模拟预测）某同学用图甲所示器材完成“向心力的影响因素”实验。 图中槽A、B、C的半径之比为1∶2∶1，塔轮1从上到下有三个轮，分别为a、b、c，塔轮2从上到下有三个轮，分别为d、e、f，其中，。他设计了如下实验方案：他分别在槽A、C上放置不同质量的小球，a、d两轮在皮带的带动下匀速转动时观察标尺露出的格数；他分别在槽B、C上放置相同质量的小球，a、d两轮在皮带的带动下匀速转动时观察标尺露出的格数。 (1)上述实验方案设计时用到的科学方法为_______。 (2)他后来在槽B、C上放置相同质量的小球，b、e两轮在皮带的带动下匀速转动时，观察标尺露出的格数，若向心力公式成立，则左右两侧标尺露出的格数之比为_______。 18．（2026·河北保定·二模）某实验小组用图甲所示装置做“验证动量守恒定律”实验。气垫导轨调平后，将带遮光条的滑块A、B放置在图甲中所示位置。两个滑块的质量（含遮光条）分别为 。 （1）该小组用游标卡尺测两个遮光条的宽度dA、dB，测量滑块A上遮光条的宽度如图乙所示，则滑块A上遮光条的宽度  ________ （2）给滑块A一瞬时冲量，滑块A经过光电门1后与滑块B发生碰撞，两个光电门记录了三个挡光时间，分别为tA、tB和tC。 （3）若光电门2记录了两个挡光时间，等式________成立（用所给物理量的符号表示），则表明碰撞过程中动量守恒。 （4）若光电门1记录了两个挡光时间，等式__________成立（用所给物理量的符号表示），则表明两个滑块碰撞过程中动量守恒；若等式___________成立（仅用和tC表示），则表明碰撞过程中机械能没有损失。 19．（2026·河北沧州·二模）如图甲为“验证机械能守恒定律”的实验装置，O为圆弧轨道的圆心，在轨道上标记（轨道最低点）、A2、A3、A4、A5、A6六个点，相邻两个标记点之间的高度差均为，点处装有光电门装置，用轻绳将小球拴在O点，轻绳绷直时小球恰与圆弧轨道接触但无弹力，重力加速度为g，小球的直径d远小于圆弧轨道的半径。 (1)用游标卡尺测量小球的直径d（示数如图乙所示），则________。 (2)将小球从点由静止释放，小球经过点时，光电门传感器记录的时间为，则小球经过点的速度_____（用d和表示），此速度_____（选填“大于”“小于”或“等于”）小球球心经过光电门的瞬时速度。 (3)将小球从（、3、4、5、6）点由静止释放，记录下每次光电门显示的时间（、3、4、5、6），作出图像，若该图像的斜率_____（用题给字母表示），则小球的机械能守恒。 20．（2026·河北张家口·二模）某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点。 (1)如图甲所示，用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球由静止自由下落，观察两小球落地情况时应________________（填“用眼睛看”或“用耳朵听”）；改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两小球仍然同时落地。这说明平抛运动的物体在竖直方向上做___________（填“自由落体”或“匀速直线”）运动。 (2)进一步探究平抛运动的初速度，装置如图乙所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，经过规范操作后，该小组同学通过实验记录了若干点迹，如图丙，图中每个方格的边长为5cm，重力加速度取，由此可计算出小球抛出时的速度大小为________m/s（保留2位有效数字）。 21．（2026·河北张家口·二模）如图甲所示为“探究两个互成角度的力的合成规律”实验装置，木板上固定有白纸，白纸上画有一直径水平、圆心为的半圆，圆弧上标有角度刻度线。弹簧测力计a、b连接的细线系于橡皮筋与细线的结点，拉动两个弹簧测力计，使结点位于处。 (1)同一次实验过程中，橡皮筋与细线的结点都要拉到同一位置点，这采用的科学方法是________。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)实验结果如图乙所示，在、、、四个力中，不是由弹簧测力计直接测得的力为________。 (3)图丙中，初始连接弹簧测力计b的细线水平，要保持结点位置及a的拉力方向不变，使b顺时针缓慢由180°转至120°位置的过程中，弹簧测力计a拉力的大小________，弹簧测力计b拉力的大小________。（均填“一直增大”“一直减小”“先增大后减小”“先减小后增大”或“保持不变”） 合力恒定，方向固定，从水平向右顺时针转动到过程中，的长度（大小）随转动逐渐减小，因此的拉力一直减小； 当方向与方向垂直时，大小最小，转动过程正好跨过了最小值点，因此的拉力先减小后增大。 22．（2026·河北邢台·三模）某实验小组设计了一个验证动量定理的实验，实验装置如图（a）所示。 实验操作如下： ①打开气源，在气垫导轨上固定两个光电门1和2，并将气垫导轨调至水平； ②在光电门1右侧放置一安装有遮光条和力传感器的滑块A与另一滑块B，二者用细线相连，初始时细线处于松弛状态，当滑块A运动至两光电门之间某位置时，细线才被拉直； ③给滑块A施加一水平向左的瞬时冲量，记录滑块A通过两光电门时遮光条的遮光时间，分别为、； ④用力传感器记录细线中拉力随时间的变化，并通过计算机拟合出拉力F随时间t变化的图像，如图（b）所示。 (1)用游标卡尺测出滑块A上遮光条的宽度d如图（c）所示，则d=_______mm。 (2)已知滑块A（含遮光条与力传感器）的质量为m，若关系式__________________________（用m、、、t1、t2、F1、F2、d表示）成立，则动量定理得到验证；若要验证动量守恒定律，则还需要测出的物理量是_________。 (3)经分析数据发现，系统总动量存在一定损失，其原因可能是_______________________________________。（写出一条即可） 23．（2026·河北衡水·模拟预测）物理实验室中，实验小组用图甲所示的实验装置验证系统的机械能守恒及测定当地的重力加速度，测得物块A的质量为，B的质量为，动滑轮的质量为，B上遮光条的宽度为，忽略一切阻力，光电门安装在铁架台上且位置可以调整，实验时，将B由静止释放。 (1)若物块B从静止释放后可以下落，则A、B和动滑轮的质量应满足的关系式为__________； (2)测得B释放时遮光条中心距光电门中心的距离为，改变，得到多组和对应的遮光时间，并画出图像如图乙所示，则图像中横轴表示的物理量应为__________；（填选项前的字母） A． B． C． D． (3)拟合图像，得到图线的斜率为，则当地的重力加速度__________（用题中所给已知量表示）； (4)若小明做实验时忽略了动滑轮的质量，则他测得的重力加速度__________（选填“偏大”或“偏小”）。 24．（2026·河北·三模）某同学采用如图甲所示的装置验证动滑轮下方悬挂的物块A（带有遮光条）与定滑轮下方悬挂的物块B组成的系统机械能守恒。图甲中光电门安装在铁架台上且位置可调，细线始终伸直，滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油，以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计。A、B的质量均为m，重力加速度大小为g，实验时将B由静止释放。 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，测量结果如图乙所示，遮光条的宽度d＝______mm。 (2)测得遮光条经过光电门的遮光时间为t，则此时物块A的速度大小______（用d、t表示）。 (3)若测得释放物块A时遮光条的位置到光电门中心的竖直距离为h，则从释放物块A到遮光条通过光电门中心，系统的动能增加量______，系统的重力势能减少量______。（均选用m、g、d、h、t表示） (4)在分析实验结果时，发现系统的重力势能减少量总是略大于系统的动能增加量，可能原因是______。 25．（2026·河北保定·二模）(1)某同学计划在家利用电子秤做测轻弹簧劲度系数的实验，设计的实验装置如图1所示，将质量为2kg的哑铃放置在电子秤上，待测弹簧一端固定在哑铃上，另一端通过不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮连接一轻小指针，将家中的卷尺拉出并竖直固定在指针左侧，小刻度在上方。通过查阅资料可知当地的重力加速度 ①记录初始电子秤的示数和小指针所指的刻度。 ②在指针下方挂一小桶，缓慢向小桶中加水，稳定后记录电子秤的示数m和指针对应的刻度x，以m为纵轴、x为横轴描点连线，得到的图线斜率为-2kg/m，纵截距为2.56 kg，则弹簧的劲度系数为___________N/m，初始时指针所指的刻度为___________m。 (2)某实验小组的同学用图2所示实验装置进行验证物体所受合外力与加速度的关系实验。实验时用相机拍摄照片，将相机的快门时间设定为s（拍摄运动物体时会在照片中留下一段拖影），拍摄间隔设置为Δt=1s，拍摄两张照片，结合照片研究物块的运动。 ①在平衡摩擦力时，某次得到的两张照片如图3 中所示，则之后应___________（选填“增大”或“减小”）木板的倾角，直到两张照片中拖影长度相同。 ②在平衡摩擦力后，向砂桶中加入砂子，拍摄得到两张照片，用刻度尺测量其中一张照片中拖影的长度，示数如图4所示。已知物块是棱长l=3cm的正方体，则拍摄该照片时物块的瞬时速度 ______。（结果保留三位有效数字） 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题16 力学实验 6年真题1年模拟 考点分类 河北考情（2021-2026） 命题规律 考点1 力学实验 2025河北卷 2024河北卷 2023河北卷 2022河北卷 2021河北卷 . 真实情境深度渗透‌：以智能传感器测加速度、3D打印定制实验器材、体育赛事运动参数采集等生活化/科技化场景为载体，跳出传统打点计时器的固化考法，要求学生自主搭建实验方案。 . ‌迁移创新属性突出‌：不再机械考查课本原生实验步骤，重点考查“验证牛顿运动定律”“探究动能定理”等经典实验的变式拓展，强化数据处理、误差分析的综合能力。 ‌能力导向持续强化‌：弱化机械读数的基础考查，重点考查实验原理重构、图像法数据处理、实验方案优化的能力，规避死记硬背实验结论的刷题套路。 考点01 力学实验 1．（2025·河北·高考真题）(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。 ①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻两端测量其阻值，这时开关S应________（填“断开”或“闭合”）。 ②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻与温度t的关系分别对应图2中曲线。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻________（填“”或“”）具有相同温度特性。 (2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3所示，当地重力加速度为g。 ①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。 甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。 乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。 丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。 你认为________（填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。 ②如图3，光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮住，计时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度，光电门宽度。某次测量时，记录通过光电门A的遮光时间为，则滑块经过光电门A的速度大小为________。 【答案】(1) 断开 (2) 丙 0.4 【详解】（1）①[1]用欧姆表测量热敏电阻的阻值时应该让热敏电阻与电源断开，即开关S应该断开； ②[2]由题意可知要串联的热敏电阻的阻值应该随温度的增加而快速增加，从而抑制电路中电流的增加，由图可知热敏电阻R1在温度65℃左右电阻异常变化较大，则为防止用电器用电器故障引起电流异常增加，可串联一个热敏电阻与R1具有相同温度特性的热敏电阻； （2）①[1]要验证的关系为 可得 则只需要测量滑块经过两光电门时的速度和两个光电门间的竖直高度差，即甲乙同学的方案可行，丙同学的方案不可行； ②[2]滑块经过光电门的速度为 2．（2023·河北·高考真题）某实验小组利用图装置测量重力加速度。摆线上端固定在点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。 （1）关于本实验，下列说法正确的是_______________。（多选） A．小钢球摆动平面应与光电门形平面垂直    B．应在小钢球自然下垂时测量摆线长度 C．小钢球可以换成较轻的橡胶球               D．应无初速度、小摆角释放小钢球 （2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量小钢球直径。螺旋测微器示数如图，小钢球直径_______________，记摆长。    （3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应的小钢球摆动周期，并作出图像，如图。 根据图线斜率可计算重力加速度_______________（保留3位有效数字，取9.87）。 （4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 ABD 20.035/20.036/20.034 9.87 不变 【详解】（1）[1]A．使用光电门测量时，光电门形平面与被测物体的运动方向垂直是光电门使用的基本要求，故A正确； B．测量摆线长度时，要保证绳子处于伸直状态，故B正确； C．单摆是一个理想化模型，若采用质量较轻的橡胶球，空气阻力对摆球运动的影响较大，故C错误； D．无初速度、小摆角释放的目的是保持摆球在竖直平面内运动，不形成圆锥摆，且单摆只有在摆角很小的情况下才可视为简谐运动，使用计算单摆的周期，故D正确。 故选ABD。 （2）[2]小钢球直径为 （3）[3]单摆周期公式 整理得 由图像知图线的斜率 解得 （4）[4]若将摆线长度误认为摆长，有 则得到的图线为 仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为，故得到的重力加速度值不变。 3．（2022·河北·高考真题）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。 （1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。 （2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。 【答案】 mgh5 见解析 【详解】（1）[1]从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为 整理有 [2]打F点时钩码的速度为 由于在误差允许的范围内，认为释放钩码的同时打出A点，则钩码动能的增加量为 [3]钩码的重力势能增加量为 Ep重 = mgh5 （2）[4]钩码机械能的增加量，即钩码动能和重力势能增加量的总和，若无阻力做功则弹簧弹性势能的减少量等于钩码机械能的增加量。现在随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，而两条曲线在纵向的间隔即阻力做的功，则产生这个问题的主要原因是纸带与限位孔的摩擦力做功变多导致两曲线间隔变大。 4．（2021·河北·高考真题）某同学利用图1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为，实验操作步骤如下： ①安装器材，调整两个光电门距离为，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示； ②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度； ③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤； ④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量及系统总机械能的减少量，结果如下表所示： 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.582 0.490 0.392 0.294 0.195 0.393 0.490 0.686 0.785 回答下列问题： （1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为______J（保留三位有效数字）； （2）步骤④中的数据所缺数据为______； （3）若M为横轴，为纵轴，选择合适的标度，在图2中绘出图像______； 若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为______（保留两位有效数字） 【答案】 0.980 0.588 0.40（0.38~0.42） 【详解】（1）[1]四个钩码重力势能的减少量为 （2）[2]对滑块和钩码构成的系统，由能量守恒定律可知 其中系统减少的重力势能为 系统增加的动能为 系统减少的机械能为，则代入数据可得表格中减少的机械能为 （3）[3]根据表格数据描点得的图像为 [4]根据做功关系可知 则图像的斜率为 解得动摩擦因数为 （0.38~0.42） 5．（2026·河北邢台·模拟预测）用压力传感器可以验证机械能守恒定律，现有如下两种方案。 (1)验证在弹力做功的情况下，弹性势能与动能的转化。实验装置如图甲所示，光滑水平桌面的左端固定一压力传感器，传感器与劲度系数未知的轻弹簧左端相连。弹簧右端与一小球接触（小球与弹簧不连接），弹簧处于原长时小球恰好位于桌面右端。已知弹簧的弹性势能，其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量，重力加速度大小为g。按以下步骤进行实验： ①用天平测出小球的质量m； ②用刻度尺测出桌面离地面的高度h； ③用小球压缩弹簧并锁定，记录下压力传感器的示数和弹簧的压缩量； ④解除锁定，弹簧推动小球沿桌面运动，小球从桌面右端水平射出，之后做平抛运动，测出小球在水平地面上的落点到桌面右端的水平距离。 根据上述情况，可知小球锁定时弹簧储存的弹性势能________；解除锁定后，在误差允许的范围内，若小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则应满足________；（均用题中所给字母表示） (2)验证在重力做功的情况下，重力势能与动能的转化。实验装置如图乙所示，将光滑的半圆槽固定在水平面上，半圆槽底部固定一压力传感器，已知重力加速度大小为g。按以下步骤进行实验： ①用天平测出小球的质量m； ②用刻度尺测出半圆槽的直径d； ③让小球从半圆槽的最高点由静止下滑，记下小球到达半圆槽底部时压力传感器的示数F。 根据上述情况，可知小球到达底部时的动能________；在误差允许的范围内，若小球的机械能守恒，则应满足________。（均用题中所给字母表示） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1]根据胡克定律有 小球锁定时弹簧储存的弹性势能 [2]小球离开桌面后做平抛运动，根据平抛运动的规律，有， 小球离开桌面时的动能 解得 若小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则有 整理可得 （2）[1]当小球到达半圆槽的底部时，根据牛顿第二定律，有 其中，则小球到达底部时的动能 [2]若小球的机械能守恒，则有 整理可得 6．（2026·河北衡水·模拟预测）小明与小华两位同学在学习了“力的合成与分解”后，用橡皮筋验证力的平行四边形定则。 (1)实验步骤如下：①测量橡皮筋原长如图1所示，读数为___________cm； ②将3根相同规格橡皮筋一端重合并用细线系在一起； ③在垫有白纸的木板上钉三根钉子、、，将三根橡皮筋另一端分别套在钉子上形成图2状态； ④在白纸上记录橡皮筋结点位置，然后移去橡皮筋。 (2)用刻度尺量得，，。假设橡皮筋拉力大小与其伸长量满足胡克定律，则可用橡皮筋伸长量代表其拉力大小。图3上已画出了橡皮筋拉力，请继续画出、橡皮筋拉力、，并画出它们的合力。（图中已标注参考刻度） (3)通过比较与，在误差范围内两者满足___________，则可验证力的平行四边形定则。 (4)关于本实验注意事项，下列说法正确的一项是___________。 A．拉伸橡皮筋应与木板平行 B．、橡皮筋必须相互垂直以便计算合力 C．用橡皮筋的长度表示其力的大小不影响实验结果 (5)小明查阅资料得知橡皮筋整个拉伸过程并不完全符合胡克定律，通过绘制实验所用橡皮筋的拉力曲线，发现橡皮筋伸长量在之前和之后可以看作斜率不同的直线，如图4所示。若实验中三根橡皮筋的伸长量均超过，小明认为应采用代表相应力的大小在图3中作图，小华认为应采用代表相应力的大小。你支持谁的观点？___________（“小明”涂A，“小华”涂B）。 【答案】(1) (2) (3)大小相等，方向相反 (4)A (5)A 【详解】（1）由于刻度尺的分度值为，读数时应估读到分度值的下一位，因此橡皮筋的原长为 （2）根据题意，作出、及其合力的图示如图所示 （3）若在误差允许的范围内，满足与大小相等，方向相反，则可验证力的平行四边形定则。 （4）A．拉伸橡皮筋时拉伸方向应与木板平行，才能保证橡皮筋的拉力为合力的一个分力，从而减小实验误差，故A正确； B．计算合力时OB、OC橡皮筋不必相互垂直，故B错误； C．根据，可知用橡皮筋的伸长量表示其力的大小不影响实验结果，故C错误。 故选A。 （5）支持小明的观点，因为采用代表相应力相当于将横坐标原点移到处，此时橡皮筋的拉力大小与成正比。 故选A。 7．（2026·河北保定·三模）某同学用图甲装置验证机械能守恒定律。气垫导轨倾斜固定，导轨上装有光电门，滑块上固定宽度为的遮光条。实验时，将滑块从导轨上由静止释放，记录遮光条通过光电门的遮光时间。测得滑块释放点与光电门所在平面间的高度差为，当地重力加速度大小为。请回答下列问题： (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙所示，则________。 (2)滑块通过光电门时的速度大小________（用题给物理量的符号表示）。 (3)若表达式________（用题给物理量的符号表示）在误差允许范围内成立，则滑块下滑过程机械能守恒。 (4)该同学采用图像法处理实验数据，以为横轴、以________[选填“”“”或“”]为纵轴，作出的图线如图丙中实线所示。 (5)根据理论作出的图线如图丙虚线所示，造成两条图线位置如图中所示的原因可能是：________（写出1条即可）。 【答案】(1) (2) (3) (4) (5)滑块运动过程受到阻力的作用 【详解】（1）由图乙游标为分度，故每一小格代表 游标卡尺读数主尺读数游标读数 （2）遮光条足够窄，因此通过遮光条的平均速度可看作瞬时速度，即 （3）选释放点为重力势能零点，有 代入化简有 （4）由化简有 因此为纵轴 （5）图丙中实线斜率比虚线斜率小，即理论斜率大 设实际存在恒定阻力，则滑块下滑时， 到达光电门时速度 代入得 可见图线仍为过原点的直线斜率显然小于理论斜率 故造成实际速度偏小的原因可能为，滑块运动过程受到阻力的作用。 若遮光条宽度测量偏小，计算理论斜率时用的使理论斜率偏大，而实验点仍按实测计算，则画出的实验点相对理论线显得斜率偏小。 综上造成实际速度偏小的原因有：滑块运动过程受到阻力的作用；遮光条宽度测量偏小 8．（2026·河北衡水·模拟预测）某学校物理兴趣小组用如图甲所示实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。 如图甲所示安装好实验装置后，将小球拉离平衡位置一个小角度（小于5°），由静止释放小球，稳定后力传感器测得摆线拉力与时间的关系如图乙所示，图中横坐标为已知量。已知摆球的质量为，直径为，当地重力加速度为，不计空气阻力。则单摆的周期为____________，单摆的摆线长为____________。（答案均用本题所给字母表示） 【答案】 【详解】[1]根据单摆运动以及向心力公式可知当摆球运动到最低点时摆线拉力最大，摆球运动到最高点时摆线拉力最小，根据图乙信息可知单摆周期为 [2]单摆周期公式为 其中摆长等于摆线长度与小球半径的和，即 可解得 9．（2026·河北衡水·模拟预测）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图丙所示。小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细绳一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与悬挂在竖直面内的拉力传感器相连。 (1)在安装器材时，要调整定滑轮的高度，使连接小车的细绳与木板平行。这样做的目的是 。 A．防止打点计时器在纸带上打出的点痕不清晰 B．在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力 C．防止小车在木板上运动过程中发生抖动 D．为保证小车最终能够实现匀速直线运动 (2)某同学根据实验数据作出了小车加速度与力传感器示数的关系图像如图丁所示，图线不过原点的原因是____________。 【答案】(1)B (2)平衡摩擦力时木板倾角过大 【详解】（1）在安装器材时，要调整定滑轮的高度，使连接小车的细绳与木板平行。这样做的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力。 故选B。 （2）由图像可知，当F=0时小车的加速度不为零，可知原因是平衡摩擦力时木板倾角过大。 10．（2026·河北保定·模拟预测）某实验小组利用打点计时器甲或乙研究匀变速直线运动。 (1)图中打点计时器乙的工作电压为________（填“交流”或“直流”）________V。 (2)如图丙所示为某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上相邻两个计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的频率为，其中，，，，，，则打点计时器打下点时小车的速度大小为________，小车的加速度大小为________。（要求充分利用测量的数据，结果均保留两位有效数字） (3)若所用交流电的频率为，而计算中频率为，则（2）中速度的测量值________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】(1) 交流 220 (2) 0.55 0.60 (3)小于 【详解】（1）[1][2]打点计时器乙是电火花计时器，其工作电压为交流220V。 （2）[1]根据题意可知，打点计时器打点的时间间隔为0.02s，相邻两个计数点间的时间间隔为 打点计时器打下点时小车的速度大小为 [2]根据逐差法可知，小车的加速度大小为 （3）若所用交流电的频率为，而计算中频率为，即频率算小了，则打点的时间间隔算大了，相邻两个计数点间的时间间隔算大了，根据（2）中速度的计算式可知，速度的测量值小于真实值。 11．（2026·河北·模拟预测）学习了用单摆测量重力加速度后，课外小组的同学们将一根长为L、质量分布均匀的刻度尺一端固定在光滑水平轴上，使其做小角度（小于5°）摆动，以测量当地重力加速度，如图所示。 (1)实验中，为了使测量的周期尽可能准确，应在刻度尺下端经过________（选填“最低点”或“最高点”）时开始计时，并把该次记为0。 (2)刻度尺摆动过程中下端第N（N足够大）次经过（1）中所选的点时停止计时，共用时为t，则由此计算出其周期为________（用所给物理量的符号表示）。 (3)摆长取刻度尺重心到转轴的距离，用单摆周期公式计算出重力加速度。结果发现该计算值与当地真实的重力加速度相差很大，在请教老师后得知，该刻度尺不是单摆，而是物理摆，它的摆动周期公式应为（L为刻度尺的长度，g为重力加速度）。根据题中已知条件和该物理摆的周期公式可得，当地的重力加速度的表达式为g=________（用所给物理量的符号表示）。若在刻度尺下端第N次经过（1）中所选的点时没有同时停止计时，导致计时时间相对变长，则由此计算出的重力加速度________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实的重力加速度。 【答案】(1)最低点 (2) (3) 小于 【详解】（1）刻度尺经过最低点时下端速度最大，所以为了使测量的周期尽可能准确，应在刻度尺下端经过最低点时开始计时。 （2）刻度尺完成一次全振动的时间为T，根据题意可知，刻度尺完成全振动的次数为，所以 （3）[1]由于刻度尺摆动周期公式为， 联立解得 [2]由以上分析可知，若在刻度尺下端第N次经过最低点时没有同时停止计时，导致计时时间相对变长，则由此计算出的重力加速度偏小，即计算出的重力加速度小于真实的重力加速度。 12．（2026·河北保定·三模）某同学设计如图甲所示的装置探究力与加速度的关系。将一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，木板上放一小车，将木板的左端适当抬高。在动滑轮下系一矿泉水瓶，通过改变瓶内水的质量可以改变细线对小车的拉力，同时一端固定的竖直轻弹簧的伸长量也相应变化。用打点计时器与纸带测出小车运动的加速度a，用刻度尺测出弹簧的长度l。 (1)关于此实验，以下说法正确的是 。 A．拉小车的细线应与木板平行 B．补偿阻力时细线应系在小车上 C．补偿阻力时小车上要挂上纸带，打点计时器应工作 D．本实验需满足矿泉水瓶（含瓶内水）的总质量远小于小车的质量 (2)某次实验打出的一条纸带如图乙所示，测出纸带上点迹清晰的相邻六个点间第1、3两点间的距离为x1，4、6两点间的距离为x2。已知打点周期为T，则小车运动的加速度a=______（用x1、x2、T表示）。 (3)不考虑滑轮与细线间的摩擦，已知小车的质量为M，实验中通过改变瓶内水的质量，测出小车运动的加速度a与相应弹簧长度l，结合测量数据拟合出a-l图像如图丙所示，测出直线的斜率为k，纵截距为-b，则弹簧的劲度系数______，弹簧原长______。 【答案】(1)AC (2) (3) kM 【详解】（1）A．拉小车的细线与木板平行，才能保证小车受到的拉力沿木板方向，合力恒定，故A正确； B．补偿阻力（平衡摩擦力）时，需要去掉细线和矿泉水瓶，不能系细线，故B错误； C．补偿阻力时，需要同时平衡纸带与打点计时器的阻力，因此要挂上纸带、保持打点计时器工作，故C正确； D．本实验中小车的拉力可以通过弹簧弹力直接得到，不需要用矿泉水瓶的重力近似拉力，因此不需要满足矿泉水瓶总质量远小于小车质量，故D错误。 故选AC。 （2）设相邻两点的位移依次为、、、、，由题意得​， 根据匀变速直线运动的逐差法 可得， 两式相加可得 整理得 （3）[1][2]弹簧弹力 绳子对小车的拉力等于弹簧的弹力，对小车应用牛顿第二定律可得 整理得 结合图像可得斜率，截距 联立可得， 13．（2026·河北衡水·模拟预测）某同学用如图甲所示的实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。细线的一端固定在一力传感器触点上，力传感器与电脑屏幕相连，能直观显示细线的拉力大小随时间的变化情况，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数及时间。 (1)用游标卡尺测量摆球直径d，结果如图乙所示，则摆球直径______cm； (2)除了测量摆球直径d外，该同学又测得细线长度l，将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，计算机屏幕上得到如图丙所示的图像，已知图像中两相邻峰值之间的时间间隔为t。利用以上数据可得重力加速度表达式______（用t、d、l表示）； (3)若在另一次实验时该同学未测量摆球直径d，在测得多组细线长度l和对应的周期T后，画出图像。在图线上选取M、N两个点，找到两点相应的横、纵坐标。如图丁所示，利用该两点的坐标可得重力加速度表达式______（用t、d、l表示）；若测得图线在纵轴截距的坐标为（），则摆球直径______。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）摆球直径为 （2）图像的峰值对应小球经过最低点，每个周期小球经过两次该位置，可知图像中两相邻峰值之间的时间间隔为 根据单摆周期公式 解得 （3）[1][2]根据单摆周期公式 可得 可知图像的斜率， 解得 由图丁可知 故重力加速度表达式为 14．（2026·河北保定·二模）某同学家中有一个内部含弹簧的套筒（弹簧与套筒壁不接触），现准备利用该弹簧分析玩具1、2、3的质量关系，实验装置如图（a）所示，刻度尺的0刻度线与弹簧的上端齐平，套筒竖直悬挂，弹簧下端的指针卡在套筒下端，主要操作步骤如下： ①先将1挂在挂钩上，弹簧长度无变化； ②取下1再将2挂在挂钩上，弹簧下端的指针如图（b）所示； ③按顺序将1和3依次挂在挂钩上，对应弹簧长度记录在表格中。（弹簧均没有超过弹性限度） 玩具序号 2 2、1 2、1、3 弹簧长度/cm 15.00 25.00 (1)只挂玩具2时，弹簧的长度为____________cm。 (2)根据表格中数据可知________________（选填“1和2”“2和3”或“1和3”）玩具的质量之比为________。 (3)根据操作步骤可知套筒内的弹簧长度__________弹簧的原长；若认为套筒内弹簧的长度为原长，则（2）中玩具质量之比__________真实值。（均选填“大于”“小于”或“等于”） 【答案】(1)11.00 (2) 1和3 2∶5 (3) 大于 等于 【详解】（1）刻度尺的分度值为，指针恰好指在的刻度线上，根据物理读数规则，需要估读到分度值的下一位，因此记录为。 （2）根据胡克定律，在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比 增加玩具1导致的伸长量为 增加玩具3导致的伸长量为 通过增量可以计算出1和3的质量比 （3）[1]步骤①中“先将1挂在挂钩上，弹簧长度无变化”，这意味着指针卡在套筒下端时，弹簧本身已经处于被拉伸的状态，玩具1的重力还没有超过这个初弹力，所以没能把它拉得更长，由此可知，套筒内的弹簧长度必然大于弹簧的自然原长。 [2]在计算和的比例时，使用的是两次长度的差值，在做差的过程中，无论把哪个起点假设为原长，这个常数都会被直接减掉，所以使用差值法求出的质量之比不受原长起点的干扰，依然等于真实值。 15．（2026·河北保定·三模）某同学利用钉板（图甲所示）进行验证力的平行四边形定则实验。 (1)将钉板竖直固定，在钉板上选两个位置插上钉子，将绳1、2、3的一端系在一起，绳的另一端均连接矿泉水瓶，绳2、3跨过钉子，水瓶与钉板恰不接触。在选插钉子的位置时，两位置______（选填“必须”或“不必须”）等高。 (2)通过增减水瓶中水的质量，直到整体达到平衡状态，然后将3个水瓶取下，分别测量3个瓶子（含水）的质量，某次实验记录如图乙所示，已知绳3上所系水瓶的总质量为25g，请根据所给标度补全图乙中“力”的图示并画出合“力”。 (3)该同学实验过程中发现，当加水到系统第一次稳定时，再向绳1所连瓶中稍加一些水，系统仍能保持平衡，造成这一现象的原因可能是：____________________________________。 (4)若将图乙中左侧钉子向下移动，要使整体仍保持平衡且结点位置不变，需要_______（选填“增大”或“减小”）右侧瓶中水的质量。 【答案】(1)不必须 (2) (3)绳2、3与钉子间存在摩擦 (4)增大 【详解】（1）验证力的平行四边形定则实验中，只要保证三个力共点且平衡即可。绳子的拉力大小等于水瓶的重力，方向沿绳子方向。钉子的高度不影响拉力的大小和方向，只要绳子能跨过钉子悬挂重物，两钉子位置不需要等高。 （2）根据所给标度补全图乙中“力”的图示并画出合“力”如下图 （3）绳子跨过钉子时，绳子与钉子接触面之间存在摩擦力。当向绳1瓶中加水，拉力增大，若拉力的增大量小于绳子与钉子间的最大静摩擦力，绳子不会发生滑动，结点位置不变，系统仍能保持平衡。 （4）结点位置不变，说明绳1拉力大小方向不变，绳3方向不变。左侧钉子向下移动，绳2与竖直方向夹角增大。设绳3与竖直方向夹角为，根据平衡条件，水平方向 竖直方向 联立解得 当增大时，减小，分母减小，故增大，即需要增大右侧瓶中水的质量。 16．（2026·河北雄安·一模）如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)为了使钩码的总重力可近似作为细线对小车的拉力，对应的操作是______。 A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．补偿小车受到的阻力 C．钩码的总质量应远小于小车的质量 (2)图乙是某同学在实验中得到的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出，实验中交变电源的频率是50Hz，小车的加速度大小为______。（结果保留三位有效数字） (3)若某次实验中，没有使钩码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量，其他实验操作均正确。以小车和车上砝码的总质量为横坐标，以小车加速度的倒数为纵坐标，A、B两组同学得到的图像如图丙所示（为已知量）。若该实验验证了牛顿第二定律，则当地的重力加速度大小为______（用表示）；B组所用钩码的总质量比A组的更______（填“大”或“小”）。 【答案】(1)C (2)1.36 (3) 小 【详解】（1）使钩码的总重力可近似作为细线对小车的拉力，需要钩码的总质量远小于小车的质量，这样才能近似认为细线拉力等于钩码重力，对应的操作是C，故C正确。 （2）相邻两个计数点间还有四个点未画出，可知相邻计数点间时间间隔 根据逐差法可知 （3）由牛顿第二定律有 化简可得 可知当时，，即 图线的斜率越小，钩码的总质量越大，由题图丙可知B组所用的钩码的质量比A组的更小。 17．（2026·河北秦皇岛·模拟预测）某同学用图甲所示器材完成“向心力的影响因素”实验。 图中槽A、B、C的半径之比为1∶2∶1，塔轮1从上到下有三个轮，分别为a、b、c，塔轮2从上到下有三个轮，分别为d、e、f，其中，。他设计了如下实验方案：他分别在槽A、C上放置不同质量的小球，a、d两轮在皮带的带动下匀速转动时观察标尺露出的格数；他分别在槽B、C上放置相同质量的小球，a、d两轮在皮带的带动下匀速转动时观察标尺露出的格数。 (1)上述实验方案设计时用到的科学方法为_______。 (2)他后来在槽B、C上放置相同质量的小球，b、e两轮在皮带的带动下匀速转动时，观察标尺露出的格数，若向心力公式成立，则左右两侧标尺露出的格数之比为_______。 【答案】(1)控制变量法 (2)1：2 【详解】（1）实验中分别控制角速度、转动半径不变，研究向心力与质量、半径的关系，用到的科学方法是控制变量法。 （2）b、e两轮边缘线速度v相等，则b、e两轮角速度之比为 又因为B、C的半径之比为2∶1，且槽B、C上放置相同质量的小球，根据可知，槽B、C上小球受到的向心力之比为1：2，则左右两侧标尺露出的格数之比为1：2。 18．（2026·河北保定·二模）某实验小组用图甲所示装置做“验证动量守恒定律”实验。气垫导轨调平后，将带遮光条的滑块A、B放置在图甲中所示位置。两个滑块的质量（含遮光条）分别为 。 （1）该小组用游标卡尺测两个遮光条的宽度dA、dB，测量滑块A上遮光条的宽度如图乙所示，则滑块A上遮光条的宽度  ________ （2）给滑块A一瞬时冲量，滑块A经过光电门1后与滑块B发生碰撞，两个光电门记录了三个挡光时间，分别为tA、tB和tC。 （3）若光电门2记录了两个挡光时间，等式________成立（用所给物理量的符号表示），则表明碰撞过程中动量守恒。 （4）若光电门1记录了两个挡光时间，等式__________成立（用所给物理量的符号表示），则表明两个滑块碰撞过程中动量守恒；若等式___________成立（仅用和tC表示），则表明碰撞过程中机械能没有损失。 【答案】 1.010 【详解】[1]图乙是20分度游标卡尺，精度为。主尺读数为 ，游标尺第2条刻度与主尺对齐，游标尺读数为 总读数为 [2]A碰撞前速度​​，碰撞后、都向左运动，先后经过光电门2 碰撞后速度，速度，碰撞前静止 因此动量守恒等式为​​ [3]若光电门1记录两个挡光时间，说明碰撞后被反弹向右运动，再次经过光电门1 取向左为正方向，碰撞后速度为，速度为 因此动量守恒等式为 [4]若碰撞机械能无损失，为弹性碰撞，还需要满足机械能守恒 联立可得 19．（2026·河北沧州·二模）如图甲为“验证机械能守恒定律”的实验装置，O为圆弧轨道的圆心，在轨道上标记（轨道最低点）、A2、A3、A4、A5、A6六个点，相邻两个标记点之间的高度差均为，点处装有光电门装置，用轻绳将小球拴在O点，轻绳绷直时小球恰与圆弧轨道接触但无弹力，重力加速度为g，小球的直径d远小于圆弧轨道的半径。 (1)用游标卡尺测量小球的直径d（示数如图乙所示），则________。 (2)将小球从点由静止释放，小球经过点时，光电门传感器记录的时间为，则小球经过点的速度_____（用d和表示），此速度_____（选填“大于”“小于”或“等于”）小球球心经过光电门的瞬时速度。 (3)将小球从（、3、4、5、6）点由静止释放，记录下每次光电门显示的时间（、3、4、5、6），作出图像，若该图像的斜率_____（用题给字母表示），则小球的机械能守恒。 【答案】(1)10.60 (2) 小于 (3) 【详解】（1）由题图可知，游标卡尺的分度为20分度，第12个小格对齐，所以其读数为 （2）[1][2]小球直径很小，可利用平均速度近似瞬时速度，因此。该速度是小球挡光过程的平均速度，对应挡光过程中间时刻的瞬时速度；而小球球心经过光电门是挡光过程位移中点的瞬时速度，对匀加速运动，中间时刻的瞬时速度小于位移中点的瞬时速度，因此该速度小于球心经过光电门的瞬时速度。 （3）若机械能守恒，小球从释放后，下落高度 重力势能减少量等于动能增加量，有 整理有 因此图像的斜率 20．（2026·河北张家口·二模）某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点。 (1)如图甲所示，用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球由静止自由下落，观察两小球落地情况时应________________（填“用眼睛看”或“用耳朵听”）；改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两小球仍然同时落地。这说明平抛运动的物体在竖直方向上做___________（填“自由落体”或“匀速直线”）运动。 (2)进一步探究平抛运动的初速度，装置如图乙所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，经过规范操作后，该小组同学通过实验记录了若干点迹，如图丙，图中每个方格的边长为5cm，重力加速度取，由此可计算出小球抛出时的速度大小为________m/s（保留2位有效数字）。 【答案】(1) 用耳朵听 自由落体 (2)1.5 【详解】（1）[1]实验中，人耳对声音到达时间的分辨精度高于视觉，判断两个小球是否同时落地用耳朵听更准确； [2]改变A球平抛初速度后，两球始终同时落地，说明平抛运动竖直方向的运动规律与自由落体一致，因此平抛运动在竖直方向做自由落体运动。 （2） 已知方格边长，设相邻两点时间间隔为，由图可得竖直方向相邻相等时间内位移差，根据匀变速直线运动推论 解得 水平方向相邻两点位移，水平匀速，因此初速度 21．（2026·河北张家口·二模）如图甲所示为“探究两个互成角度的力的合成规律”实验装置，木板上固定有白纸，白纸上画有一直径水平、圆心为的半圆，圆弧上标有角度刻度线。弹簧测力计a、b连接的细线系于橡皮筋与细线的结点，拉动两个弹簧测力计，使结点位于处。 (1)同一次实验过程中，橡皮筋与细线的结点都要拉到同一位置点，这采用的科学方法是________。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)实验结果如图乙所示，在、、、四个力中，不是由弹簧测力计直接测得的力为________。 (3)图丙中，初始连接弹簧测力计b的细线水平，要保持结点位置及a的拉力方向不变，使b顺时针缓慢由180°转至120°位置的过程中，弹簧测力计a拉力的大小________，弹簧测力计b拉力的大小________。（均填“一直增大”“一直减小”“先增大后减小”“先减小后增大”或“保持不变”） 【答案】(1)B (2)F (3) 一直减小 先减小后增大 【详解】（1）本实验中，两次拉动橡皮筋使结点到达同一位置，目的是让两个分力的作用效果与一个力的作用效果相同，这种方法是等效替代法。 故选B。 （2）、是两个弹簧测力计直接测得的分力，是用一个弹簧测力计直接拉结点得到的实际合力；是根据平行四边形定则作图得到的理论合力，不是弹簧测力计直接测得的力。 （3）[1][2]结点位置不变，说明两个拉力的合力大小方向都不变，的拉力方向固定，利用动态矢量三角形分析如图 合力恒定，方向固定，从水平向右顺时针转动到过程中，的长度（大小）随转动逐渐减小，因此的拉力一直减小； 当方向与方向垂直时，大小最小，转动过程正好跨过了最小值点，因此的拉力先减小后增大。 22．（2026·河北邢台·三模）某实验小组设计了一个验证动量定理的实验，实验装置如图（a）所示。 实验操作如下： ①打开气源，在气垫导轨上固定两个光电门1和2，并将气垫导轨调至水平； ②在光电门1右侧放置一安装有遮光条和力传感器的滑块A与另一滑块B，二者用细线相连，初始时细线处于松弛状态，当滑块A运动至两光电门之间某位置时，细线才被拉直； ③给滑块A施加一水平向左的瞬时冲量，记录滑块A通过两光电门时遮光条的遮光时间，分别为、； ④用力传感器记录细线中拉力随时间的变化，并通过计算机拟合出拉力F随时间t变化的图像，如图（b）所示。 (1)用游标卡尺测出滑块A上遮光条的宽度d如图（c）所示，则d=_______mm。 (2)已知滑块A（含遮光条与力传感器）的质量为m，若关系式__________________________（用m、、、t1、t2、F1、F2、d表示）成立，则动量定理得到验证；若要验证动量守恒定律，则还需要测出的物理量是_________。 (3)经分析数据发现，系统总动量存在一定损失，其原因可能是_______________________________________。（写出一条即可） 【答案】(1)6.50 (2) 滑块B的质量M (3)存在空气阻力作用 【详解】（1）由图（c）可知，游标卡尺的读数为 （2）[1]滑块A通过光电门1的速度大小为 通过光电门2的速度大小为 取水平向左为正方向，根据动量定理 其中，由图（b）可知 整理可得 [2]若动量守恒定律，则 其中，为滑块B的质量，所以若要验证动量守恒定律，则还需要测出的物理量是滑块B的质量M。 （3）系统总动量存在一定损失，则有与系统运动方向相反的冲量，其原因可能是存在空气阻力作用。 23．（2026·河北衡水·模拟预测）物理实验室中，实验小组用图甲所示的实验装置验证系统的机械能守恒及测定当地的重力加速度，测得物块A的质量为，B的质量为，动滑轮的质量为，B上遮光条的宽度为，忽略一切阻力，光电门安装在铁架台上且位置可以调整，实验时，将B由静止释放。 (1)若物块B从静止释放后可以下落，则A、B和动滑轮的质量应满足的关系式为__________； (2)测得B释放时遮光条中心距光电门中心的距离为，改变，得到多组和对应的遮光时间，并画出图像如图乙所示，则图像中横轴表示的物理量应为__________；（填选项前的字母） A． B． C． D． (3)拟合图像，得到图线的斜率为，则当地的重力加速度__________（用题中所给已知量表示）； (4)若小明做实验时忽略了动滑轮的质量，则他测得的重力加速度__________（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1) (2)D (3) (4)偏小 【详解】（1）装置中，动滑轮由两段绳子承担，要使下落，需满足的重力大于绳子拉力，即 整理得 （2）B经过光电门的速度，由运动关系，B下落h时，A和动滑轮上升，速度为。 根据机械能守恒，系统重力势能减少量等于动能增加量 整理得 与成正比，纵轴为，故横轴为。 故选D。 （3）由，得斜率 整理得 （4）若忽略动滑轮质量，计算时，公式变为，与真实比较可得 故测得的重力加速度偏小。 24．（2026·河北·三模）某同学采用如图甲所示的装置验证动滑轮下方悬挂的物块A（带有遮光条）与定滑轮下方悬挂的物块B组成的系统机械能守恒。图甲中光电门安装在铁架台上且位置可调，细线始终伸直，滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油，以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计。A、B的质量均为m，重力加速度大小为g，实验时将B由静止释放。 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，测量结果如图乙所示，遮光条的宽度d＝______mm。 (2)测得遮光条经过光电门的遮光时间为t，则此时物块A的速度大小______（用d、t表示）。 (3)若测得释放物块A时遮光条的位置到光电门中心的竖直距离为h，则从释放物块A到遮光条通过光电门中心，系统的动能增加量______，系统的重力势能减少量______。（均选用m、g、d、h、t表示） (4)在分析实验结果时，发现系统的重力势能减少量总是略大于系统的动能增加量，可能原因是______。 【答案】(1)2.50 (2) (3) mgh (4)物块受到空气阻力 【详解】（1）遮光条的宽度 （2）遮光条经过光电门时物块A的速度大小 （3）从释放物块A到遮光条通过光电门中心，系统的动能增加量 其中，解得 系统的重力势能减少量 （4）系统的重力势能减少量总是略大于系统的动能增加量，可能原因是物块受到空气阻力。 25．（2026·河北保定·二模）(1)某同学计划在家利用电子秤做测轻弹簧劲度系数的实验，设计的实验装置如图1所示，将质量为2kg的哑铃放置在电子秤上，待测弹簧一端固定在哑铃上，另一端通过不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮连接一轻小指针，将家中的卷尺拉出并竖直固定在指针左侧，小刻度在上方。通过查阅资料可知当地的重力加速度 ①记录初始电子秤的示数和小指针所指的刻度。 ②在指针下方挂一小桶，缓慢向小桶中加水，稳定后记录电子秤的示数m和指针对应的刻度x，以m为纵轴、x为横轴描点连线，得到的图线斜率为-2kg/m，纵截距为2.56 kg，则弹簧的劲度系数为___________N/m，初始时指针所指的刻度为___________m。 (2)某实验小组的同学用图2所示实验装置进行验证物体所受合外力与加速度的关系实验。实验时用相机拍摄照片，将相机的快门时间设定为s（拍摄运动物体时会在照片中留下一段拖影），拍摄间隔设置为Δt=1s，拍摄两张照片，结合照片研究物块的运动。 ①在平衡摩擦力时，某次得到的两张照片如图3 中所示，则之后应___________（选填“增大”或“减小”）木板的倾角，直到两张照片中拖影长度相同。 ②在平衡摩擦力后，向砂桶中加入砂子，拍摄得到两张照片，用刻度尺测量其中一张照片中拖影的长度，示数如图4所示。已知物块是棱长l=3cm的正方体，则拍摄该照片时物块的瞬时速度 ______。（结果保留三位有效数字） 【答案】(1) 19.58 0.28 (2) 增大 0.950/0.940/0.930 【详解】（1）[1][2]设初始时指针所指的刻度为，哑铃的质量为，则电子秤对哑铃的支持力 根据哑铃受力平衡得 可得 则有， 其中， 解得， （2）[1]由图3可知，第二次拍摄的照片拖影长度比第一次短，即物块相等时间内的位移变小，说明物块沿木板向下运动的速度减小，为使物块沿斜面向下运动的速度不变，应增大木板的倾角，直到两张照片中拖影长度相同。 [2]图4中拖影的长度和物块的边长分别为， 则拖影的实际长度（即物块的位移大小）为 则拍摄该照片时物块的瞬时速度 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $